[发明专利]一种花球状锂离子电池正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，具体涉及一种利用微波水热工艺制备花球状锂离子电池正极材料NH₄V₃O₈的方法。

背景技术

锂离子电池具有电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性好和绿色环保等优点，具有广泛的应用前景，被认为是市场上最具有发展潜力的储能材料。

NH₄V₃O₈是一种新型嵌锂材料，它具有层状结构，属于单斜晶系，P2₁/m空间群。在NH₄V₃O₈结构中，V₃O₈^-层沿着c轴紧密连接起来，NH₄⁺则处于其层间，稳定其结构。具有较大半径的NH₄⁺不仅可以有效增大材料的层间距，为锂离子的快速传输提供条件，增大材料的容量，还可以形成分子内氢键，稳定材料的结构，进而可以提高材料的循环稳定性。结构疏松的花球状材料，具有较大的比表面积，可有效增加电极材料与电解液的接触面积，促进锂离子的脱嵌，进而可以显著改善材料的电化学性能。此外，NH₄V₃O₈材料还可用作氨敏传感器、超级电容器和光催化材料，具有非常广泛的用途和研究前景。

目前制备NH₄V₃O₈材料的方法主要有沉淀法和水热法。L.Q.Mai等以NH₄VO₃和盐酸为原料，在140℃水热反应36h，制得了宽为80-180nm、厚度约为50-100nm、长达数十微米的NH₄V₃O₈单晶纳米带[L.Q.Mai,C.S.Lao,B.Hu,et al.Synthesis and Electrical Transport of Single-Crystal NH₄V₃O₈Nanobelts[J].The Journal of Physical Chemistry Letters B,2006,110:18138-18141.]。Heai-KuPark等以V₂O₅和urea为原料，采用沉淀法制备了直径约为60nm的NH₄V₃O₈纳米棒。在10mA/g的电流密度和1.8-4.0V的电压范围内，其初始放电容量可达到210mAh/g[Heai-KuPark,Guntae Kin.Ammonium hexavanadate nanorods prepared by homogeneous precipitation using urea as cathodes for lithium batteries[J].Solid State Ionics,2010,181:311-314.]。Haiyan Wang等以NH₄VO₃为原料，以十二烷基苯磺酸钠（SBDS）作为表面活性剂，在180℃水热反应48h，制得了直径为30nm的NH₄V₃O₈纳米棒，在30mA/g的电流密度下，1.5-4.0V的电压范围内，其最高放电比容量为327.1mAh/g[Haiyan Wanga,Yu Renb,Wenjie Wang,et al.NH₄V₃O₈nanorod as a high performance cathode material for rechargeable Li-ion batteries[J].Journal of Power Source,2012,199:315-321.]。